สารยับยั้งไนตริฟิเคชัน: รักษาไนโตรเจนไว้ในเขตรากได้อย่างไร
ดินไม่ยึดไนเตรตไว้ ไนโตรเจนที่ใส่ 10% ถึงมากกว่า 50% จึงอาจสูญเสียไปกับการชะล้างและการปล่อยก๊าซ สารยับยั้งไนตริฟิเคชันหยุดขั้นแรกของไนตริฟิเคชันไว้ 4 ถึง 10 สัปดาห์ และรักษาไนโตรเจนไว้ในเขตรากในรูปแอมโมเนียม
สรุปสำคัญ
ปัญหาหลัก
เมื่อปุ๋ยแอมโมเนียมหรือยูเรียลงสู่ดิน แบคทีเรียจะออกซิไดซ์แอมโมเนียม (NH₄⁺) ที่เสถียรให้เป็นไนเตรต (NO₃⁻) อย่างรวดเร็ว ไนเตรตมีประจุลบจึงจับกับคอลลอยด์ในดินไม่ได้ ไนโตรเจน 10% ถึงมากกว่า 50% จึงอาจสูญเสียไปจากการชะล้างไนเตรตลงน้ำใต้ดิน และการปล่อยไนตรัสออกไซด์ (N₂O) กับก๊าซไนโตรเจน (N₂) จากดีไนตริฟิเคชัน
ตัวกระตุ้นทางชีวเคมี
แบคทีเรียไนตริไฟเออร์ เช่น Nitrosomonas ใช้เอนไซม์แอมโมเนียโมโนออกซิเจเนส (AMO) ที่พึ่งทองแดงออกซิไดซ์ NH₄⁺ เป็นไนไทรต์ (NO₂⁻) ซึ่งเปลี่ยนต่อเป็น NO₃⁻ ที่เคลื่อนที่ง่ายอย่างรวดเร็ว ในดินชื้นอุ่น แอมโมเนียมทั้งหมดที่ใส่อาจเปลี่ยนเป็นไนเตรตที่ชะล้างได้ภายใน 1 ถึง 3 สัปดาห์
ทางแก้เชิงเทคนิค
DMPP (3,4-ไดเมทิลไพราโซลฟอสเฟต) เป็นสารยับยั้งไนตริฟิเคชันรุ่นใหม่ โดยคีเลตไอออนทองแดง (Cu²⁺) ที่ตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของ AMO จึงหยุดขั้นแรกของไนตริฟิเคชันไว้ 4 ถึง 10 สัปดาห์ รักษาไนโตรเจนไว้ในเขตรากเป็น NH₄⁺ ที่เสถียรและมีประจุบวก
ผลตอบแทนทางเกษตร
การวิเคราะห์อภิมานทั่วโลกแสดงว่า DMPP ลดการชะล้างไนเตรต 40% ถึง 60% ลดการปล่อย N₂O 45% ถึง 58% และเพิ่มผลผลิตกับ NUE 5% ถึง 12% โดยใช้ในอัตราเพียงหนึ่งในสิบของสารยับยั้งรุ่นแรกอย่าง DCD
ผลิตภัณฑ์สารยับยั้งไนตริฟิเคชันของเรา
สองโซลูชันพร้อมใช้จาก DeltaChem จำหน่ายผ่าน Kingenta
DeltaLent Active Nสารยับยั้งไนตริฟิเคชันสารยับยั้งไนตริฟิเคชัน DMPP 25% เข้มข้นพร้อมใช้สำหรับปุ๋ยที่มีแอมโมเนียมสูง ชะลอการเปลี่ยนแอมโมเนียมเป็นไนเตรตดูผลิตภัณฑ์ DeltaLent Active DUOสารเสถียรไนโตรเจน + สารเพิ่มฟอสเฟตสารเสถียรไนโตรเจนออกฤทธิ์สองทางพร้อมใช้ที่ผสาน DMPP ซึ่งชะลอไนตริฟิเคชัน กับ KPA ซึ่งช่วยให้ธาตุอาหารพร้อมใช้ในเขตรากดูผลิตภัณฑ์ ทำไมไนโตรเจนจึงออกจากเขตราก
ดินยึดแอมโมเนียมไว้ได้ แต่ไนเตรตไม่ได้ ความเร็วที่แอมโมเนียมเปลี่ยนเป็นไนเตรตกำหนดว่าพืชยังเข้าถึงไนโตรเจนได้มากเพียงใด
ไนตริฟิเคชันทางชีวภาพสองขั้น
แอมโมเนียมจากปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต MAP/DAP หรือ NPK หรือที่เกิดหลังการย่อยยูเรีย ถูกดินยึดไว้อย่างปลอดภัยในตอนแรก จากนั้นจุลินทรีย์เฉพาะทางในดินจะออกซิไดซ์ในสองขั้นแบบใช้ออกซิเจน
ขั้นแรกเป็นขั้นจำกัดอัตรา: แบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนีย (AOB ส่วนใหญ่คือ Nitrosomonas) และอาร์เคีย (AOA) ออกซิไดซ์แอมโมเนียมเป็นไฮดรอกซิลามีนแล้วเป็นไนไทรต์ โดยใช้เอนไซม์ AMO และ HAO
ขั้นที่สอง: แบคทีเรียออกซิไดซ์ไนไทรต์ เช่น Nitrobacter และ Nitrospira เปลี่ยนไนไทรต์เป็นไนเตรตเกือบทันที
ขั้นแรกของไนตริฟิเคชัน ซึ่งเป็นขั้นจำกัดอัตรา จากนั้นไนไทรต์จะถูกออกซิไดซ์เป็นไนเตรต
การกลับประจุ การชะล้าง และดีไนตริฟิเคชัน
การเปลี่ยนจากแอมโมเนียมเป็นไนเตรตเปลี่ยนวิธีที่ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับอนุภาคดิน
แอมโมเนียม (NH₄⁺) มีประจุบวก จับแน่นกับดินเหนียวและอินทรียวัตถุที่มีประจุลบ (ความจุแลกเปลี่ยนแคตไอออน, CEC) ยึดอยู่ในเขตรากและไม่ถูกน้ำที่ไหลลงพัดไปง่าย
ไนเตรต (NO₃⁻) ถูกประจุลบสุทธิของคอลลอยด์ในดินผลัก จึงละลายอยู่ในน้ำดินและเคลื่อนที่ไปกับน้ำที่ซึมลงได้อย่างอิสระ ชะล้างลงต่ำกว่าเขตรากหลังฝนตกหนักหรือการให้น้ำ
ในดินที่น้ำท่วมขังหรือจุดจุลภาคที่ไม่มีออกซิเจน แบคทีเรียจะดึงออกซิเจนจากไนเตรตและรีดิวซ์เป็นก๊าซที่ระเหยสู่อากาศ
ดีไนตริฟิเคชัน: ไนเตรตถูกรีดิวซ์กลับเป็นก๊าซที่สูญเสียไปสู่บรรยากาศ
| รูปของไนโตรเจน | ประจุไอออน | การยึดโดย CEC ของดิน | เส้นทางสูญเสียหลัก | ความเสถียรในดิน |
|---|---|---|---|---|
| แอมโมเนียม (NH₄⁺) | บวก (+) | สูง (ถูกดูดซับบนดินเหนียวและอินทรียวัตถุ) | ชะล้างน้อยมาก ไม่มีดีไนตริฟิเคชัน | สูง (ยึดอยู่ในเขตราก) |
| ไนเตรต (NO₃⁻) | ลบ (–) | แทบไม่มี (ถูกดินเหนียวผลัก) | ชะล้างรุนแรงและดีไนตริฟิเคชัน (N₂O, N₂) | ต่ำ (ถูกฝนหรือน้ำชลประทานพัดไป) |
กลไกการออกฤทธิ์
สารยับยั้งไนตริฟิเคชันออกฤทธิ์ที่ขั้นตอนแรกสุดของไนตริฟิเคชัน
สารยับยั้งคีเลตทองแดงในเอนไซม์ AMO
AMO ใน Nitrosomonas พึ่งโคแฟกเตอร์ทองแดง (Cu²⁺) ที่แกนเร่งปฏิกิริยาเพื่อเริ่มการออกซิไดซ์แอมโมเนีย DMPP เป็นสารคีเลตที่เฉพาะเจาะจงสูง จับกับตำแหน่ง Cu²⁺ เหล่านี้และทำให้เอนไซม์หยุดทำงานชั่วคราว ไม่ฆ่า Nitrosomonas และไม่ทำร้ายจุลินทรีย์ดินที่เป็นประโยชน์ เพียงหยุด AMO ไว้เท่านั้น
ปิดกั้นเฉพาะขั้นแรก
DMPP ยับยั้งเฉพาะขั้นแรกของไนตริฟิเคชัน (NH₄⁺ เป็น NO₂⁻) และไม่รบกวนขั้นที่สอง จึงไม่มีไนไทรต์ที่เป็นพิษสะสมในดิน
DMPP อยู่ข้างแอมโมเนียม
DCD (ไดไซยาไนไดอะไมด์) ละลายน้ำสูงและมักชะล้างลงเร็วกว่า NH₄⁺ ส่วน DMPP ละลายน้ำต่ำและถูกดูดซับกับคอลลอยด์ในดินอย่างแรง จึงอยู่ร่วมกับแอมโมเนียมที่ยึดบนดินเหนียวและอินทรียวัตถุ ให้การยับยั้งเต็มที่ 4 ถึง 10 สัปดาห์ด้วยอัตราเพียง 0.5 ถึง 1.5 กก./เฮกตาร์ ราว 0.8% ถึง 1.0% ของ N ที่ใส่ หรือหนึ่งในสิบของขนาดที่ใช้กับ DCD
ไม่ใช้และใช้สารยับยั้ง
สิ่งที่เกิดขึ้นกับแอมโมเนียมไนโตรเจนในดิน
ไม่ใช้สารยับยั้ง
แอมโมเนียมเปลี่ยนเป็นไนเตรตภายใน 1 ถึง 2 สัปดาห์ ในดินอุ่นอาจเร็วเพียง 7 ถึง 14 วัน จากนั้นไนเตรตถูกชะล้างหรือถูกดีไนตริฟิเคชัน และดินที่น้ำท่วมขังอาจสูญเสีย N ที่ใส่ 20% ถึง 30% เป็น N₂O และ N₂
ใช้สารยับยั้ง
แอมโมเนียมคงตัวได้ 4 ถึง 10 สัปดาห์ขึ้นกับอุณหภูมิ การชะล้างไนเตรตลดลง 40% ถึง 60% และการปล่อย N₂O ลดลง 45% ถึง 58%
เมื่อใดที่สารยับยั้งไนตริฟิเคชันสำคัญที่สุด
ความเสี่ยงต่อการสูญเสียไนเตรตเพิ่มขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้
ปุ๋ยแอมโมเนียมสูง
ผลิตภัณฑ์ที่ไนโตรเจนรวมอย่างน้อย 50% เป็นแอมโมเนียม N และ/หรือยูเรีย N
ดินร่วนทราย
ดินทรายและดินกรวดระบายน้ำเร็วและเก็บน้ำได้น้อย ทำให้ไนเตรตเคลื่อนลงเร็วขึ้น
ฝนตกหนักหรือการให้น้ำบ่อยครั้ง
น้ำปริมาณมากพัดไนเตรตที่ละลายอยู่ลงต่ำกว่าความลึกของรากก่อนที่พืชจะดูดใช้ได้
ดินน้ำท่วมขังหรือเนื้อดินละเอียด
ดินร่วนเหนียวหรือดินร่วนทรายแป้งที่ระบายน้ำไม่ดีขาดออกซิเจนได้เร็วหลังฝนตก ทำให้เกิดการสูญเสียจากดีไนตริฟิเคชันสูงถึง 20% ถึง 30% ของ N ที่ใส่
ดินอุ่น
กิจกรรม AMO ของแบคทีเรียเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (15°C ถึง 35°C) ในดินอุ่น แอมโมเนียมที่ไม่ได้รับการปกป้องอาจเปลี่ยนเป็นไนเตรตทั้งหมดใน 7 ถึง 14 วัน
การใส่รองพื้นและก่อนปลูก
การใส่ไนโตรเจนทั้งฤดูตอนปลูกทำให้เกิดช่องว่าง 3 ถึง 6 สัปดาห์ก่อนที่พืชจะดูดใช้สูงสุด ไนเตรตที่เพิ่งเกิดจึงเสี่ยงต่อฝนต้นฤดู
คุณค่าทางเกษตรและผลต่อผลผลิต
งานสังเคราะห์ที่ผ่านการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญยืนยันข้อได้เปรียบทางเกษตรและสิ่งแวดล้อมของปุ๋ยที่เสถียรด้วย DMPP
| ตัวชี้วัดสมรรถนะ | ปุ๋ยแอมโมเนียมหรือ NPK ที่ไม่ได้เคลือบ | ปุ๋ย + สารยับยั้ง DMPP | ข้อได้เปรียบสุทธิ |
|---|---|---|---|
| ช่วงเวลาที่แอมโมเนียมคงตัว | 1–2 สัปดาห์ เปลี่ยนเป็นไนเตรตเร็ว | 4 ถึง 10 สัปดาห์ ขึ้นกับอุณหภูมิ | ทำให้ไนโตรเจนพร้อมใช้สอดคล้องกับช่วงที่พืชต้องการสูงสุด |
| การสูญเสียจากการชะล้างไนเตรต | การสูญเสียพื้นฐานสูงในดินเปียกหรือที่ให้น้ำ | ลดลง 40% ถึง 60% | ปกป้องแหล่งไนโตรเจนในเขตรากและป้องกันการปนเปื้อนน้ำใต้ดิน |
| การปล่อยไนตรัสออกไซด์ | การปล่อยพุ่งสูงหลังให้น้ำหรือฝนตก | ลดลง 45% ถึง 58% | ลดรอยเท้าคาร์บอนทางการเกษตรอย่างมาก |
| ผลผลิตและ NUE | ค่าฐาน (100%) | 105.0% ถึง 112.0% | ผลผลิตสูงขึ้น 5% ถึง 12% หรือลดการแบ่งใส่ลง 15% ถึง 20% |
ทำไมการรักษาแอมโมเนียมในเขตรากจึงให้ผลผลิตสูงขึ้น
สี่วิธีที่โภชนาการแอมโมเนียมให้ผลตอบแทนในแปลง
ประหยัดพลังงานเมแทบอลิซึมในพืช
การดูดไนเตรตใช้พลังงานจากการสังเคราะห์แสงมาก (ATP และ NADH) เพราะไนเตรตรีดักเตสและไนไทรต์รีดักเตสต้องเปลี่ยนกลับเป็น NH₄⁺ ก่อนสร้างกรดอะมิโน การดูดใช้ NH₄⁺ ที่เสถียรโดยตรงช่วยประหยัดพลังงานนั้นไปใช้กับการเจริญเติบโตที่เร็วขึ้นและการสะสมวัตถุแห้ง
การทำให้ไรโซสเฟียร์เป็นกรดและการปลดปล่อยจุลธาตุ
รากที่ดูด NH₄⁺ ปล่อยโปรตอน (H⁺) เพื่อรักษาสมดุลทางไฟฟ้า ทำให้ไรโซสเฟียร์เป็นกรดขึ้น 0.5 ถึง 1.5 หน่วย pH และละลายฟอสฟอรัส เหล็ก สังกะสี และแมงกานีสที่ถูกตรึง เพิ่มการดูดใช้ P และจุลธาตุในดินเป็นกลางถึงด่าง
โภชนาการร่วมของ NH₄⁺ และ NO₃⁻
พืชเติบโตดีที่สุดจากส่วนผสมที่สมดุลของแอมโมเนียมและไนเตรต ไม่ใช่ไนเตรต 100% DMPP รักษาอัตราส่วน NH₄⁺ / NO₃⁻ ที่เหมาะสมไว้หลายสัปดาห์ กระตุ้นการสังเคราะห์ไซโตไคนิน การแตกแขนงของราก และการเจริญของรากแขนง
ลดจำนวนครั้งในการใส่ปุ๋ย
การยืดอายุไนโตรเจนในดินจากไม่กี่วันเป็นนานถึงสองเดือน ช่วยให้เกษตรกรรวมการใส่ปุ๋ยแต่งหน้าหลายครั้งเป็นจำนวนครั้งที่น้อยลง โดยไม่เสี่ยงต่อการขาดไนโตรเจนช่วงปลายฤดู
สิ่งที่สารยับยั้งไนตริฟิเคชันมอบให้พืช
ประโยชน์ของการทำให้ปุ๋ยที่มีแอมโมเนียมเสถียรด้วย DMPP
ไนโตรเจนพร้อมใช้ได้นานขึ้น
ชะลอการเปลี่ยนแอมโมเนียมเป็นไนเตรต ทำให้ไนโตรเจนพร้อมใช้ได้นานขึ้น
ลดการชะละลายไนเตรต
มีไนเตรตให้ถูกชะล้างลงต่ำกว่าเขตรากน้อยลง
ลดการปล่อยไนตรัสออกไซด์
ลดการปล่อยไนตรัสออกไซด์ 45% ถึง 58%
ประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนที่ดีขึ้น
พืชดูดซึมไนโตรเจนที่ใส่ไปได้มากขึ้น
พร้อมใช้
ของเหลวเข้มข้นพร้อมใช้ที่เติมลงในปุ๋ย
ความเข้มข้นที่ยืดหยุ่น
สารละลาย DMPP 25% ยังมีรุ่น 18% และ 13%
การเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์
คุณสมบัติหลักของสารยับยั้งไนตริฟิเคชันทั้งสองชนิด
| DeltaLent Active N | DeltaLent Active DUO | |
|---|---|---|
| สารออกฤทธิ์ | DMPP สารละลายของเหลว 25% w/w | DMPP 18.0% w/w บวก KPA (โพแทสเซียมโพลีแอสพาร์เตต) |
| รูปแบบ | ของเหลวเข้มข้นพร้อมใช้ | ของเหลวพร้อมใช้ |
| หน้าที่ | ชะลอการเปลี่ยนแอมโมเนียมเป็นไนเตรต | ออกฤทธิ์สองทาง: ชะลอไนตริฟิเคชันและรักษาธาตุอาหารให้พร้อมใช้ในเขตราก |
| เหมาะสำหรับ | ปุ๋ยที่ไนโตรเจนรวมอย่างน้อย 50% เป็นแอมโมเนียม N และ/หรือยูเรีย N | ปุ๋ยที่ไนโตรเจนรวมอย่างน้อย 50% เป็นแอมโมเนียม N และ/หรือยูเรีย N |
เอกสารอ้างอิงทางวิทยาศาสตร์หลัก
- Zerulla, W., Barth, T., Dressel, J., Erhardt, K., Horchler von Locquenghien, K., Pasda, G., Rädle, M., & Wissemeier, A. (2001). 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) – a new nitrification inhibitor for agriculture and horticulture: An introduction. Biology and Fertility of Soils, 34(2), 79–84. https://doi.org/10.1007/s003740100380
- Yang, M., Fang, Y., Sun, D., & Shi, Y. (2016). Efficiency of two nitrification inhibitors (dicyandiamide and 3,4-dimethylpyrazole phosphate) on soil nitrogen transformations and plant productivity: a meta-analysis. Scientific Reports, 6, 22075. https://doi.org/10.1038/srep22075
- Abalos, D., Jeffery, S., Sanz-Cobena, A., Guardia, G., & Vallejo, A. (2014). Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop productivity and nitrogen use efficiency. Agriculture, Ecosystems & Environment, 189, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.03.036
- Qiao, C., Liu, L., Hu, S., Compton, J. E., Greaver, T. L., & Li, Q. (2015). How inhibiting nitrification affects nitrogen cycle and reduces environmental impacts of anthropogenic nitrogen input. Global Change Biology, 21(3), 1249–1257. https://doi.org/10.1111/gcb.12802
เติบโตไปกับ Kingenta มาสร้างอนาคตที่ยั่งยืนไปด้วยกัน
ไม่ว่าคุณต้องการจัดหาสินค้าโภคภัณฑ์ปริมาณมาก สูตร OEM แบบเฉพาะ หรือความร่วมมือด้านการจัดจำหน่ายในภูมิภาค Kingenta พร้อมให้บริการด้วยขนาดระดับโลกและการบริการที่ปรับให้เหมาะกับแต่ละภูมิภาค